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Thermodynamik.
Energieumwandlung

I Verbrennung thermische Energie.
Auswirkungen der Thermodynamik

Entropy

Erster Hauptsatz der Thermodynamik

Erster Hauptsatz der Thermodynamik

Der erste Hauptsatz der Thermodynamik besagt: "Die Gesamtenergie eines isolierten Systems wird weder erzeugt noch zerstört, sie bleibt konstant." Es ist ein Prinzip, das die Energieeinsparung widerspiegelt.

Energie kann nicht erzeugt werden. Es wird nur von einem Typ in einen anderen umgewandelt. Wenn eine Energieklasse verschwindet, muss eine äquivalente Menge einer anderen Art erzeugt werden. 

Ein Körper kann eine bestimmte Geschwindigkeit haben, die kinetische Energie beinhaltet. Wenn der Körper an Schwung verliert, verliert er kinetische Energie und wandelt sich in eine andere Art von Energie um. Die Umwandlung kann in potentielle Energie (wenn sie Höhe annimmt), Wärmeenergie (wenn es irgendeine Art von Reibung gibt, die eine Erwärmung verursacht) usw. sein.

Das erste Prinzip der Thermodynamik erlaubt es uns, das Postulat des ersten Hauptsatzes zu definieren:

Wenn wir ein adiabatisches System mit einer bestimmten Menge an mechanischer Energie W versorgen, bewirkt diese Energie nur eine Erhöhung der inneren Energie von System U. Also:

Erster Hauptsatz der Thermodynamik

Es ist das erste der Grundgesetze der Thermodynamik. Später wurde jedoch das nullte Gesetz der Thermodynamik in die Liste aufgenommen.

Der erste Hauptsatz der Thermodynamik für nicht isolierte Systeme

Wenn das System nicht isoliert ist, ist diese Gleichheit nicht erfüllt und das System ändert sich durch Wärme.

Erster Hauptsatz der Thermodynamik

Es gibt keinen trivialen Schritt der physikalischen Konzeption von der geschlossenen Systemansicht zu einer offenen Systemansicht für das erste Gesetz der Thermodynamik.

Für geschlossene Systeme sind die Konzepte eines adiabatischen Gehäuses und einer adiabatischen Wand wesentlich. Materie und innere Energie können eine solche Wand nicht durchdringen oder durchdringen. Für ein nicht isoliertes System gibt es eine Wand, die das Eindringen von Materie ermöglicht.

Im Allgemeinen trägt Materie in diffusiver Bewegung eine gewisse innere Energie mit sich. Einige Änderungen der mikroskopischen potentiellen Energie begleiten die Bewegung. Ein offenes System ist nicht adiabatisch geschlossen.

In einigen Fällen kann ein thermodynamischer Prozess für ein nicht isoliertes System für bestimmte Zwecke als isoliertes System betrachtet werden.

Per Definition kann die Materie hypothetisch oder potenziell in einem offenen System zwischen dem System und seiner Umgebung ausgetauscht werden. Wenn der interessierende Prozess jedoch nur hypothetisch oder potentiell ist, aber nicht den tatsächlichen Durchgang der Materie, kann der Prozess als ein geschlossenes System betrachtet werden.

Kriterien unterschreiben

In dem Fall, dass das System die Arbeit erledigt, ist W negativ. Wenn das System die Arbeit erledigt, ist die vom System geleistete Arbeit positiv.

ΔQ ist die Wärmemenge, die von einer Wärmekraftmaschine absorbiert oder abgegeben wird. Wenn die Nettowärmeübertragung auf das System erfolgt, ist ΔQ positiv. Wenn der Nettoenergietransfer das System verlässt, ist ΔQ negativ.

Was ist ein adiabatisches System?

Ein adiabatischer Prozess ist ein Prozess, bei dem das System keine Wärme mit seiner Umgebung austauscht. Es ist im thermischen Gleichgewicht. Ein adiabatischer Prozess, der auch reversibel ist, ist isentrop.

Der Begriff adiabatisch bezieht sich auf Volumina, die die Wärmeübertragung mit der Umwelt verhindern. Eine isolierte Wand befindet sich ziemlich nahe an einer adiabatischen Grenze.

Ein adiabatischer Prozess wird mit konstanter Wärmeschwankung durchgeführt. In einem isobaren Prozess wird es bei konstantem Druck durchgeführt.

Für alle adiabatischen Prozesse, die ein System von einem bestimmten Anfangszustand in einen bestimmten Endzustand bringen, sind die jeweiligen möglichen Gesamtenergiemengen, die als Wärme und Arbeit übertragen werden, gleich. Es wird nur durch die gegebenen Anfangs- und Endbedingungen bestimmt.

Was ist innere Energie?

Interne Energie ist die Energie, die benötigt wird, um ein System ohne Temperatur- oder Volumenänderungen zu erstellen. Es ist eine thermodynamische Eigenschaft - eine Zustandsvariable.

Joule postuliert das:

Wenn wir ein isoliertes thermodynamisches System mit einer bestimmten Menge an mechanischer Energie W versorgen, führt dies nur zu einer Erhöhung der inneren Energie des Systems U:

Erster Hauptsatz der Thermodynamik

Die interne Energieänderung entspricht der gelieferten Arbeit.

Diese Gleichheit, die für das isolierte System gilt, bildet die Definition der inneren Energie U.

Die innere Energie im internationalen Einheitensystem wird in Joule (J) gemessen.

Die Existenz dieser Größe für jedes System ist das Postulat, das als erstes Prinzip der Thermodynamik bekannt ist.

Was ist, wenn das System nicht isoliert ist?

Wenn das System nicht isoliert ist, beachten wir Folgendes:

Erster Hauptsatz der Thermodynamik

Die fehlende Energie ist auf thermischen Energieverlust zurückzuführen. Es wird erwartet, dass Verluste aufgrund ihrer Temperaturunterschiede Wärme vom System nach außen übertragen.

Dann können wir schreiben:

Erster Hauptsatz der Thermodynamik

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Erscheinungsdatum: 1. Juli 2016
Geändert am: 29. Oktober 2020